(57)【要約】【課題】作業に応じた的確な加圧力の付与を可能にする、ロボット溶接システムのための制御装置を提供する。【解決手段】ロボット制御装置２１は、サーボモータ２により溶接電極を駆動するスポット溶接ガン１を含むロボット溶接システムを制御する。この装置は、サーボモータに流れる電流を電流検出器３が検出し、ロボット制御ＣＰＵ７が、この検出値に応じて、サーボモータへ流す電流を調整し、溶接電極を被溶接物へ押し付ける加圧力を制御する。装置は、Ａ／Ｄ変換器９，１０を含む複数の電流検出回路を備え、マルチプレクサ８が作業内容に応じてこれら電流検出回路を切り替える。【選択図】図１
2006218532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節ロボットと、サーボモータにより溶接電極を駆動する少なくとも１台のスポット溶接ガンとを含む溶接システムを制御するためのロボット制御装置であって、サーボモータに流れる電流を検出する電流検出器と、サーボモータの作動を制御するとともに、電流検出器の検出値に応じて、サーボモータへ流す電流を調整し、溶接電極を被溶接物へ押し付ける加圧力を制御するロボット制御ＣＰＵとを有するロボット制御装置において、
サーボモータに流れる電流を検出するための複数の回路を設け、これら検出回路は、電流検出器の出力をＡ／Ｄ変換してロボット制御ＣＰＵへ送る、変換能力の異なる少なくとも２つのＡ／Ｄ変換器と、ロボット制御ＣＰＵの指令により電流検出機の出力を２つのＡ／Ｄ変換器のいずれかへ切り替えるマルチプレクサとを含むことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、溶接システムはサーボモータ出力容量の異なる複数台のスポット溶接ガンを含み、装置は、これらサーボモータ出力容量に応じた複数のＡ／Ｄ変換器を有する、ロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータ駆動のスポット溶接ガンを多関節ロボットと組み合わせたスポット溶接システムの制御装置に係り、特に、溶接電極の保守用などのために複数の電流検出回路を備えたロボット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接は、溶接電極を被溶接物（以下、ワーク）にあてて加圧しながら電流を流してワークの溶接を行う。溶接電極の動きをサーボ制御するシステムでは、その際の加圧力を、駆動サーボモータへ流す電流値に基づいて制御することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−５８１５７号公報
【０００３】
図２は、そのようなシステムにおける駆動電流の制御構成を示している。システムは、ロボット（図示なし）の本体先端または本体周辺に取り付けたスポット溶接ガン１と、システム制御用のロボット制御装置１１とを有する。スポット溶接ガン１は、溶接電極をワークに対して押し付けて加圧するためのサーボモータ２を搭載している。
【０００４】
ロボット制御装置１１はサーボアンプ６を備えていて、このアンプがスポット溶接ガンのサーボモータ２に接続されている。サーボモータ２の動作は、サーボアンプ６のロボット制御ＣＰＵ７が指令して、パワー素子４でサーボモータ２を駆動して行う。
その際のフィードバック制御として、サーボモータ２に流れる電流が電流検出器３によりアナログ検出される。検出値は、Ａ／Ｄ変換器５によりデジタル変換され、変換したデータがロボット制御ＣＰＵ７に入力される。ＣＰＵ７は、このデータに基づいて指令値の計算をし、サーボモータ２へ流す電流を制御する。
【０００５】
このようなスポット溶接システムでは、近年、溶接電極の加圧力が増大傾向にあり、加圧力を保持させるためにサーボモータへ流す電流も大きくなってきている。それに伴って、上述した電流フィードバック制御用の電流検出器も、大電流を検出できるものが用いられる。
【０００６】
一方、スポット溶接システムは、ワークの溶接作業の外に、溶接ガンの電極先端の摩耗量検出や、電極を成形するドレス作業などの保守整備のために、電極の加圧動作を行う。その際の加圧力は、ほとんどの場合、実際にスポット溶接を行うほどの大きさを必要としない。そのため、電極保守のための加圧動作では、サーボモータの電流は比較的小さく、電流検出器の出力が小さい。
【０００７】
これに対して、上述の通り、従来のロボット制御装置は、大電流を検出可能な電流検出器を用いる傾向にある。これに対応したＡ／Ｄ変換器は、大電流分を処理する様にビット分解能が割り当てられていて、小さな電流に割り当てられるビットが少なくなり、小さい電流の変換については精度が悪くなる。その為、電極保守のための加圧動作では、フィードバック制御の精度が低下して、加圧力がばらつくことがある。この場合、適切な加圧力が得られず、電極摩耗量の検出誤差が発生したり、ドレス作業による切削品質が悪くなる。その結果、スポット溶接自体の品質も悪くなる。
【０００８】
また、溶接内容に応じてロボット本体が複数のスポット溶接ガンを適宜交換するようにされたスポット溶接システムにおいては、スポット溶接ガン毎にサーボモータの出力容量が異なる場合がある。このような場合、いずれのスポット溶接ガンにおいてもフィードバック制御の精度を維持して加圧力の精度を維持するためには、スポット溶接ガンのサーボモータの出力容量に対応させてサーボアンプを複数台用意し、これらを適宜切り替えるようにしなければならない。しかし、複数台のサーボアンプを用意することは、制御装置の大型化や高額化を招くことになり問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ロボット溶接システムにおいて作業に応じた的確な加圧力の付与を可能にするロボット制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による、多関節ロボットと、サーボモータにより溶接電極を駆動する少なくとも１台のスポット溶接ガンとを含む溶接システムを制御するためのロボット制御装置は、サーボモータに流れる電流を検出する電流検出器と、サーボモータの作動を制御するとともに、電流検出器の検出値に応じて、サーボモータへ流す電流を調整して、溶接電極をワークへ押し付ける加圧力を制御するロボット制御ＣＰＵとを有する。この装置は、サーボモータに流れる電流を検出するための複数の回路を設け、これら検出回路は、電流検出器の出力をＡ／Ｄ変換してロボット制御ＣＰＵへ送る、変換能力の異なる少なくとも２つのＡ／Ｄ変換器と、ロボット制御ＣＰＵの指令により電流検出機の出力を２つのＡ／Ｄ変換器のいずれかへ切り替えるマルチプレクサとを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、溶接電極の保守作業時などに、電流検出器の出力を小電流検出用のＡ／Ｄ変換器へ切り替えることにより、サーボモータを通る比較的小さな電流を精度良く検出し、ロボット制御ＣＰＵで検出値に基づくフィードバック制御を行って、的確な加圧力が得られる。そのため、溶接電極の摩耗検出や、これに基づくドレス作業などの保守作業を正確に行うことができる。
【００１２】
上述の溶接システムは、サーボモータ出力容量が異なる複数台のスポット溶接ガンを含んでいても良い。この場合、ロボット制御装置は、これらサーボモータ出力容量に応じた複数のＡ／Ｄ変換器を有し、マルチプレクサが、ロボット制御ＣＰＵの指令に基づいて、サーボモータ出力容量に応じたＡ／Ｄ変換器に切り替える。
この構成では、異なった出力容量のサーボモータを有するスポット溶接ガンを用いる場合であっても、スポット溶接ガンのサーボモータ出力容量に応じて電流検出回路を自動的に切り替えて、的確な加圧力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、上述の通り、実際にスポット溶接を行う際の加圧力制御を損なうことなく、溶接電極の保守のための比較的に小さい加圧力をも正確に制御し得るので、溶接電極の適切なドレス作業が可能である。その結果、この溶接電極を用いたスポット溶接の品質を良好にすることができる。
また、サーボモータ出力容量が異なる場合であっても、サーボモータ出力容量に応じてＡ／Ｄ変換器を切り替えることにより、各々適した容量のサーボアンプを用意することなく、溶接電極の正確な保守とスポット溶接の良好な品質を両立するシステムを実現可能である。その為、ロボット溶接システムに複数のスポット溶接ガンを設けて、その用途を広げることができる。
【実施例】
【００１４】
次に、図１に示す実施例のロボット制御装置２１に基づいて、本発明を説明する。図１中、図２を参照して上述した従来例と同様な構成部分には同じ参照符号を付している。
制御装置２１は、多関節ロボット（図示なし）およびスポット溶接ガン１とともに、ロボット溶接システムを形成している。スポット溶接ガン１は、ロボットの本体先端または本体周辺に取り付けられていて、溶接電極をワークに対して押し付けて加圧するためのサーボモータ２を搭載している。
なお、制御装置２１は、ロボット溶接システム全体を制御する構成を備えているが、本発明に関連する箇所を除いて、従来と同様で良い構成部分については図示と説明を省略する。
【００１５】
ロボット制御装置２１はサーボアンプ１６を含み、このアンプは、スポット溶接ガンのサーボモータ２に電気接続したパワー素子４と、ロボット制御ＣＰＵ７とを有する。ロボット制御ＣＰＵ７は、多関節ロボットおよびスポット溶接ガン１の作動プログラムを内蔵し、パワー素子４に接続している。
サーボアンプ１６はさらに、サーボモータ２に流れる電流を検出するための電流検出器３と、電流検出器の出力をデジタル変換してＣＰＵ７へ入力するための大電流検出用Ａ／Ｄ変換器９および小電流検出用Ａ／Ｄ変換器１０と、これらＡ／Ｄ変換器を切り替えるためのマルチプレクサ８とを有する。
【００１６】
電流検出器３は、このシステムのサーボモータ２に想定される最大電流を正確に検出し得る容量である。
一方、大電流検出用Ａ／Ｄ変換器９は、電流検出器３のアナログ信号出力の最大電圧幅をデジタル値に変換可能に、また、小電流検出用Ａ／Ｄ変換器１０は、サーボモータ２に想定される最小電流による電流検出器３のアナログ信号出力の電圧幅分をデジタル変換可能な能力に設定している。これらＡ／Ｄ変換器９，１０はマルチプレクサ８とロボット制御ＣＰＵ７の間に並列に接続され、電流検出器３の出力をそれぞれ別個に変換する。
マルチプレクサ８は、電流検出器３に対してＡ／Ｄ変換器９，１０を切り替えるように接続している。マルチプレクサ８は、ロボット制御ＣＰＵ７の指令によって切り替わるようになっている。
【００１７】
上述した回路構成において、スポット溶接ガン１の動作は、ロボット制御ＣＰＵ７が指令して、パワー素子４でサーボモータ２を駆動して行う。その際に、フィードバック制御として、サーボモータ２に流れる電流が電流検出器３により検出される。電流検出器の出力は、Ａ／Ｄ変換器９または１０によりディジタル変換され、変換データがロボット制御ＣＰＵ７へ入力される。ＣＰＵ７は、このデータに基づいて指令値の計算をし、サーボモータ２へ流す電流を制御する。
【００１８】
この時、ロボット制御ＣＰＵ７は、実施する作業に応じてマルチプレクサ８を制御してＡ／Ｄ変換器９，１０を切り替え、サーボモータ２に流れる電流の検出回路を選択する。
サーボモータ２に流れる電流は、電流検出器３により電圧に変換される。電流検出器の出力電圧であるアナログ信号はＡ／Ｄ変換器９または１０に入力され、ディジタル変換をしたデータがロボット制御ＣＰＵ７へフィードバックされる。ＣＰＵ７は、フィードバックされた電流検出値をもとに、サーボモータ２に流れる電流を制御する。
【００１９】
このロボット溶接システムは、スポット溶接ガン１がワークへの加圧力を大きくしてスポット溶接するとき、すなわちサーボモータ２に大電流が流れるときに、ロボット制御ＣＰＵ７がマルチプレクサ８を大電流検出用のＡ／Ｄ変換器９に切り替える。こうして、サーボモータ２の大電流値を的確に検出して、フィードバックすることができる。
また、溶接電極の摩耗検出や、ドレス作業時には、ロボット制御ＣＰＵ７がマルチプレクサ８を小電流検出用のＡ／Ｄ変換器１０に切り替える。そのため、サーボモータ２を通る比較的少ない電流をも正確に検出して、フィードバックすることができる。
このように、本実施例のロボット制御装置は、溶接電極の動作制御における精度向上が可能である。
【００２０】
上述した実施例は、溶接作業用のＡ／Ｄ変換器９に加えて、溶接電極保守のために小電流検出用のＡ／Ｄ変換器１０を設けるものとしているが、本発明はこのような適用に限るものではない。
一つの変更例として、溶接作業の内容に応じてロボット本体が複数のスポット溶接ガンを適宜交換するようになったスポット溶接システムのための制御装置がある。この場合、ロボット制御装置は、サーボモータの出力容量に応じた複数のＡ／Ｄ変換器を備え、ロボット制御ＣＰＵとマルチプレクサが、作業に用いるスポット溶接ガンに対応したＡ／Ｄ変換器を選んで切り替えることにより、各種溶接作業に適した加圧力の制御を正確に行うことができる。
【００２１】
このように、本発明は説明した実施例にのみ限定されるものでなく、添付の特許請求の範囲に記載する範囲内で、説明した実施例に変更を加えることができ、あるいは本発明が、上述した変更例のように、他の形態を採り得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例によるロボット制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】従来のロボット制御装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  スポット溶接ガン
２  サーボモータ
３  電流検出器
７  ロボット制御ＣＰＵ
８  マルチプレクサ
９，１０  Ａ／Ｄ変換器
２１  ロボット制御装置
【図１】
2006218532.tif 000003
【図２】
2006218532.tif 000004